23948sdkhjf

Forskargenombrott – tålig legering räddar framtida teknologier

| Av Redaktionen processnet.se | Tipsa redaktionen

Framtidens energisystem kräver legeringar som tål hög värme utan att korrodera. Forskare har nu nått ett genombrott.

Att utveckla legeringar som tål hög värme utan att korrodera är en nyckelutmaning inom många områden. Det gäller till exempel teknik för förnybar energi såsom ”grön” el från biomassa, fastoxid-bränsleceller och koncentrerad solenergi, liksom teknik för jetmotorer, petrokemi och materialbearbetning. Forskare på Chalmers har nått ett genombrott för förståelsen av hur korrosion går till i legeringar vid hög temperatur

Läs också: Allt plastskräp kan återvinnas med utvecklad ångkrackning

Alla metaller som används vid hög temperatur reagerar spontant med omgivningen och bildar till exempel oxider, karbider och nitrider. Om de reaktionerna fortgår obehindrat så korroderar materialet mycket snabbt sönder. Därför innehåller alla högtemperaturlegeringar vissa element, särskilt krom och aluminium, som bildar skyddande skikt av kromoxid respektive aluminiumoxid på ytan.

Dessa skyddande ”oxidskal” växer långsamt och spelar en avgörande roll genom att förhindra att metallerna korroderar sönder. Därför handlar all forskning om högtemperaturkorrosion om hur dessa skyddande oxidskal bildas, hur de tillväxer och hur och varför de ibland inte förmår skydda metallen.

Artikeln som publicerats i Nature Materials besvarar två klassiska frågeställningar inom området. Den ena gäller de mycket små tillsatser av så kallade reaktiva element (RE) – ofta yttrium och zirkonium – som finns i alla högtemperaturlegeringar. Den andra frågeställningen handlar om vattenångans roll.

– Legeringarnas prestanda förbättras oerhört när man tillsätter reaktiva element, säger Nooshin Mortazavi, fysikforskare på Chalmers och försteförfattare till artikeln. Men varför det är så har ingen hittills kunnat visa i detalj. Man har heller inte riktigt förstått vattenångans roll, som alltid är närvarande i miljön. Vår artikel presenterar ett helt nytt koncept för att förstå dessa två centrala frågor om det skyddande oxidskalet.

Läs också: Nytt koncept ger miljövänligare batterier

Forskarna visar att de reaktiva elementens roll och vattnets betydelse är sammanlänkade. Närvaron av yttriumoxid gör att aluminiumoxid till en början blir genomsläpplig för vatten, och kombinationen av yttriumoxid och vattenånga ger därmed ett snabbväxande skikt av nanokristallin aluminiumoxid som efterhand omvandlas till ett skyddande aluminiumoxidskal.

– Artikeln ifrågasätter flera etablerade ”sanningar” inom korrosionsvetenskapen, och ger en ny förståelse som öppnar upp för nya forskningsidéer och strategier för att utveckla bättre legeringar, säger medförfattaren Lars-Gunnar Johansson, professor i oorganisk kemi och föreståndare för Kompetenscentrum för högtemperaturkorrosion (HTC) på Chalmers.

– Alla inom högtemperaturbranschen har väntat på den här upptäckten, säger Nooshin Mortazavi. Den innebär ett paradigmskifte inom forskningsfältet, i och med att vi etablerar nya principer för att förstå nedbrytningsmekanismerna för en hel materialklass.

Chalmersforskarna presenterar dessutom en ny idé för att öka tåligheten hos legeringar inom befintliga tillverkningssystem. De har upptäckt att RE-tillsatserna i de undersökta legeringarna förekommer som oxid-nanopartiklar och att partiklarnas storleksfördelning är kritisk. Alltför stora RE-partiklar orsakar sprickor i det skyddande aluminiumoxidskiktet, så att korrosiva gaser läcker in till legeringen som snabbt korroderar. Forskarna visar att det går att skapa ett mer skyddande oxidskal genom att reglera RE-partiklarnas storleksfördelning.

Läs mer i nästa pappersutgåva av Process Nordic

Håll dig uppdaterad med Process Nordic
Är du prenumerant? Bli prenumerant

Med en prenumeration får du obegränsad tillgång till webbtidningen. Läs webbtidningen online.

Kommentarer (0)
Startsidan just nu

Giftig gas läckte från massabruket - UPPDATERAD TISDAG

Vi uppdaterar när det kommer nya uppgifter.

Rejlers byter styrsystem åt Stockholm Exergi

Massabruket höjer takten

Finnpulp blir inte av

Förbättrad orderingång i slutet av kvartalet för SSAB

Atlas Copco förvärvar

Nyhetsbrev

Vattenfall bygger, driftar och underhåller batterilager

Arkiv

Finsk strejk lamslår svenska skogsjättar

Framställ fossilfri olja på 30 minuter

Ammoniakläckage från cellulosalabb

Borealis tar över hela Novealis

Mittuniversitetet drar igång 3d-printutbildning

Vill skapa centrum för industriell symbios

Uppföljning: Konflikt ställningbolag och BillerudKorsnäs

Vill ha ökad öppenhet kring pris på koldioxid

Världspremiär för "smart" borrigg i Aitik

I dagarna driftsätts de första i en helt ny generation borriggar i Aitik. Beställare är Norrbottens Bergteknik som förstärker sin maskinpark med fyra automationsklara Smart Roc D65 från Epiroc.

Kemiindustristrejken i Finland

Bra betyg för brukets hållbarhetsarbete

Aga byter namn

Brand i värmeverk

Stålindustrin går samman för varmare framtid

Striden om Ringhals avgjord

Premiär: ABB och Ericsson visar upp robotik och 5G 

Sandvik överväger stänga produktionsenhet

Studie: Prioritera återvinning av kväve

LKAB drabbas av Kinas neddragning

Brand hos bruket - ingen skadad

Brandfarlig vätska rann ut på marken hos kemitillverkaren

Små kärnkraftsreaktorer för framtidens el

Brand i bruket

Nu stängs sista kolpannan

"Hälften av Sveriges koldioxidutsläpp kan tas bort"

Glädjande besked för Bergsskolan - UPPDATERAD

Fördubbling av yrkesutbildningar 

Kärnkraftsrekord

Svensk ståljätte importerar sitt kol från Australien

Se alla Företagens egna nyheter

Säkerhet över IO-Link!

Lös enkelt en mängd olika bildbehandlingsuppgifter!

PROmesh P20 framtidens Ethernet/PROFINET Switch

Bakgrundsavbländning går lätt att välja av eller på!

JUMO ställer ut på EuroExpo mässan i Karlstad, 22-23 januari

Dr Karl Busch hederssenator vid Münchens universitet

RS Components lanserar ny industritålig multimeter

AxFlow AB stärker organisationen

RS Components lanserar unikt IEC-apparatintag från Recom

Modern vakuumteknik för avgasning under extrudering

Busch Vacuum Solutions - World Market Leader 2020

Optoelektroniska givare, till vilken nytta?

God Jul och ett Gott Nytt År!

Kyltork för daggpunkt bättre än -20 °C

Enkel tillgång till effektiv verktygshantering, går det?

Balluff tar dig ett steg närmare IIot!

Snart är den här – vår nya multisensor!

God (h)jul önskar vännerna på Balluff!

Tillförlitligt resultat med positions- och trycksensorer!

Hög driftsäkerhet vid vakuumgenering inom plastindustrin

Vi på Balluff värnar om miljön – för framtidens skull!

Vad är kopplingen mellan choklad och RFID?

Hur minskar du driftstopp hos er?

Balluff ger dig maximal energi!

Förebyggande tryckluftservice - Ingersoll Rand

Sänd till en kollega

0.229